KR101701403B1

KR101701403B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101701403B1
Application number: KR1020100025183A
Authority: KR
Inventors: 유창재; 이유진
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2017-02-01
Also published as: KR20110106004A

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판의 제1 면 위에 배치되어 있는 위상 지연층, 상기 위상 지연층 위에 배치되어 있는 제1 고분자층, 상기 제1 고분자층위에 배치되어 있는 제1 광중합 액정층, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면 추가적인 3차원 영상 변환부 또는 편광판을 이용하지 않고도 3차원 영상을 표시할 수 있어, 액정 표시 장치의 제조 비용을 낮추고 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원의 광 효율을 높일 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRSYTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

일반적으로, 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판 외부 면에는 각기 편광판이 부착되어 입사광의 편광을 조절하게 되는데, 이러한 편광판의 제조 비용이 높아, 액정 표시 장치의 원가가 상승하고, 편광판에 의해 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원 중 극히 일부만 영상 표시에 이용되어, 액정 표시 장치의 광원의 광 효율이 저하된다.

최근에, 디스플레이 기술의 발전에 따라서 3차원(3D) 디스플레이 기술이 관심을 끌고 있으며, 다양한 3차원 디스플레이 기술이 연구되어왔다.

일반적으로 3차원 영상을 표시하는 액정 표시 장치는, 2차원의 영상을 표시하는 액정 표시 장치 외부에 3차원 변환부를 추가로 형성하여 3차원 영상을 구현한다.

따라서, 3차원 영상 변환부에 의해 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원 중 많은 부분이 영상 표시에 이용되지 않게 되어, 액정 표시 장치의 광원의 광 효율이 저하된다. 또한, 액정 표시 장치 외에 추가적인 3차원 영상 변환부를 제조해야하기 때문에, 제조 비용이 증가하게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 제조 비용을 낮추고 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원의 광 효율을 높일 수 있는 3차원 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판의 제1 면 위에 배치되어 있는 위상 지연층, 상기 위상 지연층 위에 배치되어 있는 제1 고분자층, 상기 제1 고분자층 위에 배치되어 있는 제1 광중합 액정층, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함한다.

상기 위상 지연층은 서로 다른 위상 지연을 유도하는 제1 영역과 제2 영역을 포함할 수 있다.

입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 상기 제1 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/2X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 상기 제2 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)일 수 있다.

입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 상기 제1 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/4X(2n-1) (n=1, 2, )이고, 상기 제2 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/4X(2n+1) (n=1, 2, …)일 수 있다.

상기 위상 지연층은 광학 이방성 입자를 포함할 수 있다.

상기 제1 고분자층의 표면에는 복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성될 수 있다.

상기 제1 광중합 액정층은 방향자가 제1 방향으로 배열되어 광중합 되어있는 복수의 액정 분자를 포함할 수 있다.

상기 제1 고분자층의 굴절률과 상기 제1 광중합 액정층 내의 액정 분자의 장축 굴절률은 서로 다를 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판의 상기 제1 면과 반대인 제2 면 위에 배치되어 있는 제1 광차단층을 더 포함할 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 제1 광차단층 위에 배치되어 있는 제2 광차단층을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 광차단층은 제1 광차단부와 제1 광투과부를 가지고, 상기 제2 광차단층은 제2 광차단부와 제2 광투과부를 가지고, 상기 제2 광투과부는상기 제1 광차단부와 대응하는 위치에 배치되고, 상기 제2 광차단부는 상기 제1 광투과부와 대응하는 위치에 배치될 수 있다.

상기 제1 광차단부의 폭은 상기 제2 광투과부의 폭보다 넓을 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판의 제1 면 위에 배치되어 있으며, 상기 제1 고분자층 아래에 배치되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 제2 기판의 제1 면 위에 배치되어 있으며, 상기 제2 고분자층 아래에 배치되어 있는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.

상기 액정층은 상기 제1 기판의 제1 면과 상기 제2 기판의 제1 면 사이에 배치될 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 제1 기판의 제2 면 위에 배치되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 제2 기판의 제2 면 위에 배치되어 있는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.

상기 액정층은 상기 제1 기판의 제2 면과 상기 제2 기판의 제2 면 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판의 제1 면 위에 배치되어 있는 위상 지연층, 그리고 상기 위상 지연층 위에 배치되어 있는 제1 고분자층, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 전극을 형성하는 단계, 상기 전극 위에 배치되어 있는 위상 지연층을 형성하는 단계, 그리고 상기 위상 지연층 위에 배치되어 있으며, 복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성되어 있는 고분자층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 위상 지연층을 형성하는 단계는 상기 기판 위에 광학 이방성 물질과 용매가 혼합되어 있는 혼합층을 적층하는 단계, 상기 혼합층을 열처리하여, 용매를 휘발시키고 광학 이방성 물질층을 형성하는 단계, 상기 광학 이방성 물질층의 일부에 자외선을 조사하여 경화하는 단계, 상기 경화된 광학 이방성 물질층을 상기 용매를 이용하여 현상하는 단계, 그리고 상기 현상된 광학 이방성 물질층에 자외선을 조사하여 경화하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 위상 지연층을 형성하는 단계는 상기 위상 지연층과 유사한 평면 형태의 더미 전극을 형성하는 단계, 상기 더미 전극 위에 광학 이방성 물질층을 적층하는 단계, 상기 광학 이방성 물질층에 전기장을 가하는 단계, 그리고 상기 전기장이 가해진 광학 이방성 물질층에 자외선을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 위상 지연층을 형성하는 단계는 상기 기판 위에 광학 이방성 물질층을 적층하는 단계, 상기 광학 이방성 물질층 위에 감광막을 적층하는 단계, 상기 감광막에 포토리소그라피 공정을 이용하여, 감광막 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 감광막 패턴을 이용하여, 상기 광학 이방성 물질층을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 위상 지연층을 형성하는 단계는 상기 기판 위에 광학 이방성 물질층을 적층하는 단계, 그리고 상기 광학 이방성 물질층을 원하는 패턴의 형태의 몰드를 이용하여, 압착(imprint)하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 추가적인 3차원 영상 변환부 또는 편광판을 이용하지 않고도 3차원 영상을 표시할 수 있어, 액정 표시 장치의 제조 비용을 낮추고 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원의 광 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 한 실시예에따른 액정 표시 장치의 제1 광차단층의 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 한 실시예에따른 액정 표시 장치의 제2 광차단층의 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에따른 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 위상 변환층의 배치의 예를 나타내는 배치도이다.
도 15는 본 발명의 실험예에 따른 위상 변환층의 동작 결과를 나타내는 광학 현미경 사진이다.
도 16a 내지 도 16e는 본 발명의 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.
도 17a 내지 도 17d는 본 발명의 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고하여간략하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 제2 표시판(200) 외부에 배치되어 있는 편광판(5), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어 있는 액정층(3), 그리고 제1 광차단층(410) 및 제2 광차단층(420)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원부를더 포함할 수 있고, 광원부는 두 표시판(100, 200)을 기준으로 제1 광차단층(410) 및 제2 광차단층(420)이 배치되어있는 위치와 반대되는 위치에 배치될 수 있다.

제1 표시판(100)은 투명한 제1 절연 기판(110), 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어있는 제1 전극(120), 제1 전극(120) 위에 배치되어 있는 위상 변환층(130), 위상 변환층(130) 위에 배치되어 있는 제1 고분자층(140), 그리고 제1 고분자층(140) 위에 배치되어 있는 제1 광중합 액정층(150)을 포함한다.

제1 전극(120)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전층으로 이루어질 수 있다.

위상 변환층(130)은 입사된 빛의 위상을 제1 위상으로 변화시키는 제1 영역(130a)과 입사된 빛의 위상을 제2 위상으로 변화시키는 제2 영역(130b)을 포함한다. 제1 영역(130a)과 제2 영역(130b)을 통과한 빛의 위상 차이는 입사하는 빛의 파장의 1/2 또는 1/4 정도인 것이 바람직하다. 구체적으로, 입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 제1 위상은 λ/2X(2n+1)(n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)일 수 있고, 또는 제1 위상은 λ/4X(2n-1) (n=1, 2, )이고, 제2 위상은 λ/4X(2n+1) (n=1, 2, …)일 수 있다. 위상 변환층(130)은 고분자층을 포함할 수 있다. 또한, 위상 변환층(130)을 이루는 고분자층에는 광학 이방성을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 위상 변환층(130)은 제1 영역(130a)에만 배치되고, 제2 영역(130b)에서는 제거될 수 있는데, 이 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛은 입사하는빛의 파장의 1/2 또는 입사하는빛의 파장의 1/4만큼 위상 지연이 발생하고, 제2 영역(130b)에서는 위상 지연 없이 통과하게 된다. 예를 들어, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)의 광축과 액정층(3)을 통과한 빛의 광축의 각도 차이가 ψ일 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 편광은 2ψ 각도만큼회전하여 출력되게 된다.

제1 고분자층(140)은 광경화성, 예를 들어 자외선(UV) 경화성 물질을 포함할 수 있고, 제1 고분자층(140)의 표면에는 복수의 렌즈 형태의 오목부가형성되어 있다.

제1 광중합 액정층(150)은 복수의 제1 액정 분자(151)을 가지고, 제1 액정 분자(151)는 그 방향자가 제1 방향을 향하도록 배향되어있다. 이때, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 굴절률(ne)보다 작은 것이 바람직하고, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)과 같은 것이 바람직하다. 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)과 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)이 같지 않은 경우, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)이 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no) 보다 큰 것이 바람직하다.

제2 표시판(200)은 투명한 제2 절연 기판(210), 그리고 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어 있는 제2 전극(220)을 포함한다.

액정층(3)은 복수의 액정 분자(31)를 포함하고, TN(Twisted Nematic) 모드나 VA(Vertical alignment) 모드의 액정 또는 강유전성 액정(FLC: Ferro-electric liquid crystal)을 포함할 수 있다. 이외에 액정층(3)에 전기장이가해지지 않은 상태에서 한 방향으로배열되어 있던 액정 분자(31)가 액정층(3)에 전기장이 가해진 경우 초기 배열 방향에 수직인 방향으로 재배열될수 있는 모든 종류의 액정 물질을 포함할 수 있다. 이하에서는 액정층(3)은 TN 액정층인 경우를 예를 들어 설명한다.

제1 광차단층(410)은 제1 광차단부(411)와 제1 광투과부(412)를 가지고, 제2 광차단층(420)은 제2 광차단부(421)와 제2 광투과부(422)를 가진다.

그러면, 도 2a 및 도 2b를 참고하여, 제1 광차단층(410)과 제2 광차단층(420)의 평면 형태에 대하여 설명한다. 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 광차단층의 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제2 광차단층의 평면도이다.

도 2a 및 도 2b를 참고하면, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)는 일정한 간격으로 배치되어 있으며, 원형의 평면 형태를 가질 수 있고, 제2 광차단층(420)의 광투과부(422)는 제1 광차단부(411)에 대응하는위치에 배치되고, 일정한 간격으로 배치되어있으며, 원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 도시한 바와 같이, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)와 제2 광차단층(420)의 제2 광투과부(422)의 배치가 서로 대응하고, 제1 광차단층(410)의 제1 광투과부(412)와 제2 광차단층(420)의 제2 광차단부(421)의 배치가 서로 대응한다. 또한, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)의 폭, 반경은 제2 광차단층(420)의 제2 광투과부(422)의 반경보다 클 수 있다.

다시, 도 1을 참고하면, 제1 고분자층(140)의 상부 표면과 제2 광차단층(420)의 간격(d)은 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 초점 거리(f)와 거의 같을 수 있다.

또한, 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 곡률 반경을 R이라고 할 때, 각 렌즈의 초점 거리(f)는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.

f=R/(ne-np)

여기서, np는 제1 고분자층(140)의 굴절률이고, ne는 제1 광중합 액정층(150)의 굴절률이다.

그러면, 도 3a 내지 도 3c를 참고하여, 도 1과 도 2a 및 도 2b에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다. 도 3a 내지 도 3c에서, 빛의 경로(L)는 제2 표시판(200)의 외부에 배치되어 있는 편광판(5)에 의해 편광된 빛의 경로를 나타내는 것으로, 입사되는빛의 경로는 제1 표시판(100)의 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)가 배향되어, 그 방향자가향하고 있는 제1 방향을 축으로 편광된 빛의 경로를 나타낸다.

도 3a를 참고하면, 제2 표시판(200) 쪽으로부터 편광판(5)에 의해 제1 방향으로 편광된 빛이 제2 표시판(200) 쪽으로부터 입사하여, 직진한다.

직진한 빛은 액정층(3)을 지나면서 편광축이 90° 정도 회전하게 되어, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 편광된다.

이렇게 제2 방향으로 편광된 빛이 제1 표시판(100)으로 입사하게되면, 편광 축은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 방향과 일치하게 된다. 또한, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)과 같기 때문에, 빛은 계속하여직진하게 된다. 이렇게 제1 표시판(100)을 통과한 빛은 제2 광차단층(420)의 광차단부(421)에 의해 차단된다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 두 표시판(100, 200)의 외부에 서로 직교하는 편광축을 가지는 편광판을 포함하지 않고, 하나의 편광판(5)을 포함하고도, 제1 고분자층(140) 및 제1 광중합 액정층(150)의 굴절률을 이용하여, 액정 표시 장치에 전압이 인가되지 않은 경우, 완전한 블랙 상태를 나타낼 수 있다.

이 때, 제1 광차단층(410)의 광차단부(411)의 폭과 제2 광차단층(420)의 광 투과부(422)의 폭은 제1 고분자층(140) 및 제1 광중합 액정층(150)을 통과한 빛의 초점 특성에 따라 조절가능하다. 또한 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)의 폭, 반경은 제2 광차단층(420)의 제2 광투과부(422)의 폭, 반경보다 클 수 있는데, 이에 의해, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)의 주변에서산란된 빛을 제2 광차단층(420)의 광차단부(421)에서 차단할 수 있다.

다음으로, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)에 배치되어 있는 제1 전극(120)과 제2 전극(220)에 최대 전압을 인가한 경우를 설명한다.

도 3b를 참고하면, 제2 표시판(200) 쪽으로부터 제1 방향을 축으로 편광된 빛이 입사될 경우, 편광축은 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어있는 액정 분자(241)의 단축 방향과 일치하게된다.

제2 고분자층(230)의 굴절률(np)은 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)의 단축 굴절률(no)과 같기 때문에, 제2 표시판(200) 쪽으로부터 제1 방향으로 편광되어 입사한 빛은 직진하게 된다.

액정층(3)에 최대 전압이 인가된 상태이기때문에, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직방향으로 배열되고, 이에 의해 직진한 빛은 액정층(3)을 직진하여 통과하게 된다.

이렇게 직진한 빛이 제1 표시판(100)으로 입사하게되면, 편광 축은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 방향인 제1 방향과 일치하고, 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어있는 액정 분자(151)의 장축 굴절률(ne)은 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)보다 크기 때문에, 빛은 굴절하게 되어, 도 3a에 도시한 경우의 제1 초점 거리보다더 긴 위치에 초점을 형성하는 방향으로나아가게 된다. 따라서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 빛은 제1 광차단층(410)의 광투과부(412)를 지나 제2 광차단층(420)의 광투과부(422)를 통과하게 된다.

이때, 입사한 빛의 파장을 제1 파장()이라고 할 때, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 제1 위상으로 변화하고, 위상 변환층(130)의 제2 영역(130b)을 통과한 빛의 위상은 제2 위상으로 변화한다. 제1 위상은 λ/2X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)일 수 있고, 또는 제1 위상은 λ/4X(2n-1) (n=1, 2, )이고, 제2 위상은 λ/4X(2n+1) (n=1, 2, …)일 수 있다. 이에 의하여, 제1 영역(130a)을 통과한 빛이 표시되는 제1 위상 영역(x)과 제2 영역(130b)을 통과한 빛이 표시되는 제2 위상 영역(y)에서의 빛은 서로 다른 위상을 가지게 되고, 약 입사하는 빛의 파장의 1/2, 즉 λ/2만큼 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4, 즉 λ/4만큼 차이를 갖는다. 따라서, 동일한 파장의 빛을 이용하여, 서로 다른 위상의 두 영역(x, y)을 구현함으로써, 사용자의 좌안과 우안의 위상차를 이용하는 삼차원(3D) 영상을 표시할 수 있게 된다. 예를 들어, 좌안과 우안에 서로 다른 편광축을 가지는 편광 안경을 착용한 사용자에게 좌안과 우안의 위상차를 가지는 빛을 출력함으로써, 입체감을인지할 수 있도록 할 수 있다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 두 표시판(100, 200)의 외부에 서로 직교하는 편광축을 가지는 두 개의 편광판을 포함하지 않고 하나의 편광판을 포함하고도, 제1 고분자층(140) 및 제1 광중합 액정층(150)의 굴절률을 이용하여, 액정 표시 장치에 최대 전압이 인가된 경우, 완전한 화이트 상태를 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판(110) 위에 형성되어있는 위상 변환층(130)을 이용하여, 추가적인 3차원 영상 변환부 없이, 3차원 영상을 표시할 수 있다.

다음으로, 도 3c를 참고하면, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)에 배치되어있는 제1 전극(120)과 제2 전극(220)에 중간 값의 전압을 인가한 경우, 입사한 빛의 일부는 제2 광차단층(420)의 광차단부(421)에 의해 차단되고, 일부는 제1 광차단층(410)의 광투과부(412)를 지나 제2 광차단층(420)의 광투과부(422)를 통과하게된다. 이처럼, 빛의 일부는 차단되고, 빛의 일부는 투과하게 되어, 중간 계조의 빛을 구현할 수 있다.

이때, 앞에서 설명한 바와 유사하게, 입사한 빛의 파장을 제1 파장()이라고 할 때, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 제1 위상으로 변화하고, 위상 변환층(130)의 제2 영역(130b)을 통과한 빛의 위상은 제2 위상으로 변화한다. 제1 위상은 λ/2X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)이고, 또는 제1 위상은 λ/4X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/4X(2n) (n=0, 1, 2, …)일 수 있다. 이에 의하여, 제1 영역(130a)을 통과한 빛이 표시되는 제1 위상 영역(x)과 제2 영역(130b)을 통과한 빛이 표시되는 제2 위상 영역(y)에서의 빛은 서로 다른 위상을 가지게 되고, 약 입사하는 빛의 파장의 1/2, 즉 λ/2만큼, 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4, 즉 λ/4만큼 차이를 갖는다. 따라서, 동일한 파장의 빛을 이용하여, 서로 다른 위상의 두 영역(x, y)을 구현함으로써, 사용자의좌안과 우안의 위상차를 이용하는 삼차원(3D) 영상을 표시할 수 있게 된다. 예를 들어, 좌안과 우안에 서로 다른 편광축을가지는 편광 안경을 착용한 사용자에게 좌안과 우안의 위상차를 가지는 빛을 출력함으로써, 입체감을 인지할 수 있도록 할 수 있다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 편광판을 포함하지않고도, 제1 고분자층(140) 및 제1 광중합 액정층(150)의 굴절률을 이용하여, 편광판을포함하는 것과 유사한 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 편광판에 의한 비용을 줄일 수 있어, 액정 표시 장치의 제조 비용을 낮출 수 있고, 편광판에 의한 빛의 손실을 줄여 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원의 광 효율을 높일 수 있다.

도 3a 내지 도 3c에 도시한 실시예에서는 TN 모드의 액정을 예를 들어 설명하였으나, 앞서 설명하였듯이 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 다른 모드의 액정을 포함할 수 있고, 이 경우에도 두 개의 편광판이 아닌 하나의 편광판으로도 액정 표시 장치의 표시가 가능함은 분명하다. 또한, 추가적인 3차원 영상 변환부 없이, 3차원 영상을 표시할 수 있음은 분명하다.

그러면, 도 4를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 4를 참고하면, 본 실시예에따른 액정 표시 장치는 도 1에 도시한 액정 표시 장치와 유사하다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 제2 표시판(200) 외부에 배치되어있는 편광판(5), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어있는 액정층(3), 그리고 제1 광차단부(411) 및 제2 광차단층(420)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원부를더 포함할 수 있고, 광원부는 두 표시판(100, 200)을 기준으로 제2 광차단층(420)이 배치되어 있는 위치와 반대되는 위치에 배치될 수 있다.

제1 표시판(100)은 투명한 제1 절연 기판(110), 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어있는 제1 전극(120), 제1 전극(120) 위에 배치되어 있는 제1 광차단부(411), 제1 전극(120) 및 제1 광차단부(411) 위에 배치되어있는 위상 변환층(130), 위상 변환층(130) 위에 배치되어 있는 제1 고분자층(140), 그리고 제1 고분자층(140) 위에 배치되어 있는 제1 광중합 액정층(150)을 포함한다.

위상 변환층(130)은 입사된 빛의 위상을 제1 위상으로 변화시키는 제1 영역(130a)과 입사된 빛의 위상을 제2 위상으로 변화시키는 제2 영역(130b)을 포함한다. 제1 영역(130a)과 제2 영역(130b)을 통과한 빛의 위상 차이는 입사하는 빛의 파장의 1/2 정도 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4 정도인 것이 바람직하다. 구체적으로, 입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 제1 위상은 λ/2X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)이고, 또는 제1 위상은 λ/4X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/4X(2n) (n=0, 1, 2, …)일 수 있다.

위상 변환층(130)은 고분자층을 포함할 수 있다. 또한, 위상 변환층(130)을 이루는 고분자층에는 광학 이방성을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 위상 변환층(130)은 제1 영역(130a)에만 배치되고, 제2 영역(130b)에서는 제거될 수 있는데, 이 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛은 입사하는 빛의 파장의 1/2만큼, 또는 1/4만큼 위상 지연이 발생하고, 제2 영역(130b)에서는 위상 지연 없이 통과하게 된다. 예를 들어, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)의 광축과 액정층(3)을 통과한 빛의 광축의 각도 차이가 ψ일 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 편광은 2ψ 각도만큼 회전하여 출력되게된다.

제1 고분자층(140)은 광경화성, 예를 들어 자외선(UV) 경화성 물질을 포함할 수 있고, 제1 고분자층(140)의 표면에는 복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성되어 있다.

제1 광중합 액정층(150)은 복수의 제1 액정 분자(151)을 가지고, 제1 액정 분자(151)는 그 방향자가 제1 방향을 향하도록 배향되어 있다. 이때, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 굴절률(ne)보다 작은 것이 바람직하고, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)과 같은 것이 바람직하다. 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)과 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)이 같지 않은 경우, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)이 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no) 보다 큰 것이 바람직하다.

제2 표시판(200)은 투명한 제2 절연 기판(210), 그리고 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어있는 제2 전극(220)을 포함한다.

액정층(3)은 복수의 액정 분자(31)를 포함하고, TN(Twisted Nematic) 모드나 VA(Vertical alignment) 모드의 액정 또는 강유전성 액정(FLC: Ferro-electric liquid crystal)을 포함할 수 있다. 이외에 액정층(3)에 전기장이가해지지 않은 상태에서 한 방향으로배열되어 있던 액정 분자(31)가 액정층(3)에 전기장이 가해진 경우 초기 배열 방향에 수직인 방향으로 재배열될수 있는 모든 종류의 액정 물질을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 광차단부(411)의 평면 모양과 제2 광차단층(420)의 제2 광차단부(421) 및 제2 광투과부(422)의 평면 모양은 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같다. 제1 고분자층(140)의 상부 표면과 제2 광차단층(420)의 간격은 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 초점 거리와 거의 같을 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 제1 광차단부(411)이 제1 기판(110) 위에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 제 1 광차단부(411)는 제1 전극(120) 위에 형성되어있고, 제1 광차단부(411) 위에 위상 변환층(130)이 형성되어 있다.

이처럼, 제1 광차단부(411)를 제1 기판(110) 위에 형성함으로써, 액정 표시 장치의 제조 공정이 간단해지고, 위상 변환층(130)과 제1 광차단부(411)의 정렬 오차를 줄일 수 있다.

본 실시예에서는 제1 광차단부(411)만 제1 기판(110) 위에 배치되어 있으나, 제1 광차단부(411)와 제2 광차단부(421) 모두가 제1 기판(110) 위에 배치될 수도 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작은 도 3a 내지 도 3b를 참고로 설명한 바와 같다.

도 1, 도 2a 및 도 2b, 그리고 도 3a 내지 도 3c를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 4에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 5를 참고하여 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 5를 참고하면, 본 실시예에따른 액정 표시 장치는 도 1에 도시한 액정 표시 장치와 유사하다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 제2 표시판(200) 외부에 배치되어있는 편광판(5), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어있는 액정층(3), 그리고 제1 광차단부(411) 및 제2 광차단부(421)를 포함한다. 도시하지는 않았지만, 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원부를더 포함할 수 있고, 광원부는 두 표시판(100, 200)을 기준으로 편광판(5)의 외부에 배치될 수 있다.

제1 표시판(100)은 투명한 제1 절연 기판(110), 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어있는 제2 광차단부(421), 제1 절연 기판(110) 및 제2 광차단부(421) 위에 배치되어있는 제1 위상 변환층(130), 제1 위상 변환층(130) 위에 배치되어 있는 제1 전극(120), 제1 전극(120) 위에 배치되어 있는 제1 광차단부(411), 제1 전극(120) 및 제1 광차단부(411) 위에 배치되어 있는 제1 고분자층(140), 그리고 제1 고분자층(140) 위에 배치되어 있는 제1 광중합 액정층(150)을 포함한다.

위상 변환층(130)은 고분자층을 포함할 수 있다. 또한, 위상 변환층(130)을 이루는 고분자층에는 광학 이방성을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 위상 변환층(130)은 제1 영역(130a)에만 배치되고, 제2 영역(130b)에서는 제거될 수 있는데, 이 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 입사하는 빛의 파장의 1/2만큼 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4만큼 변화될 수 있고, 제2 영역(130b)을 통과한 빛의 위상은 변화하지 않을 수 있다.

제1 광중합 액정층(150)은 복수의 제1 액정 분자(151)을 가지고, 제1 액정 분자(151)는 그 방향자가 제1 방향을 향하도록 배향되어 있다. 이때, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 굴절률(ne)보다 작은 것이 바람직하고, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)과 같은 것이 바람직하다. 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)과 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)이 같지 않은 경우, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)이 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no) 보다 큰 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 광차단부(411)의 평면 모양과 제2 광차단부(421)의 평면 모양은 도 2a 및 도 2b에 도시한 제1 광차단부(411) 및 제2 광차단부(421)의 평면 모양과 같다. 제1 고분자층(140)의 상부 표면과 제2 광차단부(421)의 간격은 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 초점 거리와 거의 같을 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 제1 광차단부(411)와 제2 광차단부(421)가 제1 기판(110) 위에 형성되어있다. 보다 구체적으로, 제2 광차단부(421)는 제1 기판(110) 위에 형성되고, 제1 광차단부(411)는 제1 전극(120) 위에 형성되어있으며, 제2 광차단부(421) 위에 위상 변환층(130)이 배치되어 있다.

이처럼, 제1 광차단부(411)와 제2 광차단부(421)를 제1 기판(110) 위에 형성함으로써, 액정 표시 장치의 제조 공정이 간단해지고, 제1 광차단부(411)와 제2 광차단부(421)의 정렬 오차를 줄일 수 있다.

본 실시예에서는 제1 광차단부(411) 및 제2 광차단부(421)가 모두 제1 기판(110) 위에 배치되어있으나, 이 중 적어도 하나가 제1 기판(110) 위에 배치될 수도 있다.

도 1, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 내지 도 3c, 그리고 도 4를 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 6을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 6에 도시한 액정 표시 장치는 도 1에 도시한 액정 표시 장치와 유사하다.

도 6을 참고하면, 본 실시예에따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어 있는 액정층(3), 그리고 제1 광차단층(410) 및 제2 광차단층(420)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원부를더 포함할 수 있고, 광원부는 두 표시판(100, 200)을 기준으로 제1 광차단층(410) 및 제2 광차단층(420)이 배치되어있는 위치와 반대되는 위치에 배치될 수 있다.

위상 변환층(130)은 입사된 빛의 위상을 제1 위상으로 변화시키는 제1 영역(130a)과 입사된 빛의 위상을 제2 위상으로 변화시키는 제2 영역(130b)을 포함한다. 제1 영역(130a)과 제2 영역(130b)을 통과한 빛의 위상 차이는 입사하는 빛의 파장의 1/2 정도, 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4 정도인 것이 바람직하다. 구체적으로, 입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 제1 위상은 λ/2X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)이고, 또는 제1 위상은 λ/4X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/4X(2n) (n=0, 1, 2, …)일 수 있다.

위상 변환층(130)은 고분자층을 포함할 수 있다. 또한, 위상 변환층(130)을 이루는 고분자층에는 광학 이방성을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 위상 변환층(130)은 제1 영역(130a)에만 배치되고, 제2 영역(130b)에서는 제거될 수 있는데, 이 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 입사하는 빛의 파장의 1/2만큼 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4만큼 변화될 수 있다.

제1 고분자층(140)은 광경화성 물질을 포함할 수 있고, 제1 고분자층(140)의 표면에는복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성되어있다. 제1 광중합 액정층(150)은 복수의 제1 액정 분자(151)을 가지고, 제1 액정 분자(151)는 그 방향자가 제1 방향을 향하도록 배향되어 있다. 이때, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 굴절률(ne)보다 작은 것이 바람직하고, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)과 같은 것이 바람직하다. 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)과 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)이 같지 않은 경우, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)이 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no) 보다 큰 것이 바람직하다.

제2 표시판(200)은 투명한 제2 절연 기판(210), 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어있는 제2 전극(220), 제2 전극(220) 위에 배치되어 있는 제2 고분자층(230), 그리고 제2 고분자층(230) 위에 배치되어 있는 제2 광중합 액정층(240)을 포함한다.

제2 전극(220)은 ITO 또는 IZO 등과 같은 투명한 도전층으로 이루어질 수 있다. 제2 고분자층(230)은 광경화성, 예를 들어 자외선(UV) 경화성 물질을 포함할 수 있고, 제2 고분자층(230)의 표면에는 복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성되어 있다. 제2 고분자층(230)의 표면에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부의 곡률 반경은 제1 표시판(100)의 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부의곡률 반경과 같은 것이 바람직하다. 제2 광중합 액정층(240)은 복수의 제2 액정 분자(241)을 가지고, 제2 액정 분자(241)는 그 방향자가 제2 방향을 향하도록 배향되어 있다. 이때, 제2 액정 분자(241)의 방향자가 향하고 있는 제2 방향은 제1 표시판(100)의 제1 광중합 액정층(150)의 제1 액정 분자(151)의 방향자가 향하고 있는 제1 방향과 수직을 이루는 것이 바람직하다. 또한, 제2 고분자층(230)의 굴절률(np)은 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)의 장축 굴절률(ne)보다 작은 것이 바람직하고, 제2 고분자층(230)의 굴절률(np)은 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)의 단축 굴절률(no)과 같은 것이 바람직하다. 제2 고분자층(230)의 굴절률(np)과 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어있는 액정 분자(241)의 단축 굴절률(no)이 같지 않은 경우, 제2 고분자층(230)의 굴절률(np)이 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어있는 액정 분자(241)의 단축 굴절률(no) 보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 고분자층(140)에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부와 상기 제2 고분자층(230)에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부는 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이의 가상의 중앙 수평선을 기준으로 서로 거울상 대칭일 수 있다.

액정층(3)은 복수의 액정 분자(31)를 포함하고, TN(Twisted Nematic) 모드나 VA(Vertical alignment) 모드의 액정 또는 강유전성 액정(FLC: Ferro-electric liquid crystal)을 포함할 수 있다. 이외에 액정층(3)에 전기장이 가해지지 않은 상태에서 한 방향으로배열되어 있던 액정 분자(31)가 액정층(3)에 전기장이 가해진 경우 초기 배열 방향에 수직인 방향으로 재배열될수 있는 모든 종류의 액정 물질을 포함할 수 있다. 이하에서는 액정층(3)은 TN 액정층인 경우를 예를 들어 설명한다.

제1 광차단층(410)은 제1 광차단부(411)와 제1 광투과부(412)를 가지고, 제2 광차단층(420)은 제2 광차단부(421)와 제2 광투과부(422)를 가진다. 제1 광차단층(410)과 제2 광차단층(420)의 평면 형태는 도 2a 및 도 2b에 도시한 실시예와 같다.

다시, 도 6을 참고하면, 제1 고분자층(140)의 상부 표면과 제2 광차단층(420)의 상부 표면 사이의 간격(d)은 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 초점 거리(f)와 거의 동일할 수 있다.

f=R/(ne-np)

또한, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 두 표시판(100, 200) 외부에 편광판이부착되어 있지 않다.

그러면, 도 7a 내지 도 7c를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다. 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다. 도 7a 내지 도 7c에서, 제1 경로(L1)는 제1 표시판(100)의 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)가 배향되어, 그 방향자가향하고 있는 제1 방향을 축으로 편광된 빛의 경로를 나타내고, 제2 경로(L2)는 제2 표시판(200)의 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)가 배향되어, 그 방향자가향하고 있는 제2 방향을 축으로 편광된 빛의 경로를 나타낸다.

먼저, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)에 배치되어 있는 제1 전극(120)과 제2 전극(220)에 전압을 인가하지 않은 경우를 설명한다.

도 7a에서 제1 경로(L1)를 참고하면, 제2 표시판(200) 쪽으로부터 제1 방향, 구체적으로 제2 표시판(200)의 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)가 배향되어, 그 방향자가향하고 있는 제2 방향과 수직인 방향을 축으로 편광된 빛이 입사될 경우, 편광축은제2 광중합 액정층(240)에 포함되어있는 액정 분자(241)의 단축 방향과 일치하게된다.

제2 고분자층(230)의 굴절률(np)은 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)의 단축 굴절률(no)과 같기 때문에, 제2 표시판(200) 쪽으로부터 제1 방향으로 편광되어 입사한 빛은 직진하게 된다. 직진한 빛은 액정층(3)을 지나면서 편광축이90° 정도 회전하게 되어, 제2 방향으로 편광된다.

이렇게 제2 방향으로 편광된 빛이 제1 표시판(100)으로 입사하게 되면, 편광 축은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어있는 액정 분자(151)의 단축 방향과 일치하게된다. 또한, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)과 같기 때문에, 빛은 계속하여 직진하게 된다. 이렇게 제1 표시판(100)을 통과한 빛은 제2 광차단층(420)의 광차단부(421)에 의해 차단된다.

유사하게, 도 7a에서 제2 경로(L2)를 참고하면, 제2 표시판(200) 쪽으로부터 제2 방향을 축으로 편광된 빛이 입사될 경우, 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)의 장축 굴절률(ne)은 제2 고분자층(230)의 굴절률(np) 보다 크기 때문에, 제2 고분자층(230)과 제2 광중합 액정층(240)을 지나면서, 굴절하여 제1 초점을 형성하는 방향으로 향하게 된다. 이렇게 굴절된 빛은 액정층(3)을 지나면서편광축이 90° 정도 회전하게 되어, 제1 방향으로 편광된다. 제1 방향은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 방향과 일치하고, 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 굴절률(ne)은 제1 고분자층(140)의 굴절률(np) 보다 크기 때문에, 빛은 다시 굴절하게 되고, 제1 초점 거리의 1/2이 되는 위치에 제2 초점을 형성하는 방향으로 향하게 된다. 이렇게 2회 굴절된 빛은 제1 고분자층(140)으로부터, 제1 고분자층(140)과 제2 고분자층(230)의 오목부의 렌즈의 초점 거리의 1/2 정도 이격되어배치되어 있는 제1 광차단층(410)의 광차단부(411)에 의해 차단되게 된다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 두 표시판(100, 200)의 외부에 서로 직교하는 편광축을 가지는 편광판을 포함하지 않고도, 제1 고분자층(140) 및 제2 고분자층(230), 그리고 제1 광중합 액정층(150) 및 제2 광중합 액정층(240)의 굴절률을이용하여, 액정 표시 장치에 전압이 인가되지 않은 경우, 완전한 블랙 상태를 나타낼 수 있다.

이 때, 제1 광차단층(410)의 광차단부(411)의 폭과 제2 광차단층(420)의 광 투과부(422)의 폭은 제1 고분자층(140) 및 제2 고분자층(230), 그리고 제1 광중합 액정층(150) 및 제2 광중합 액정층(240)을 통과한 빛의 초점 특성에 따라 조절가능하다. 앞서 설명하였듯이, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)의 폭, 반경은 제2 광차단층(420)의 제2 광투과부(422)의 폭, 반경보다 클 수 있는데, 이에 의해, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)의 주변에서산란된 빛을 제2 광차단층(420)의 광차단부(421)에서 차단할 수 있다.

도 7b에서 제1 경로(L1)를 참고하면, 제2 표시판(200) 쪽으로부터 제1 방향을 축으로 편광된 빛이 입사될 경우, 편광축은 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)의 단축 방향과 일치하게 된다.

이렇게 직진한 빛이 제1 표시판(100)으로 입사하게되면, 편광 축은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 방향인 제1 방향과 일치하고, 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 장축 굴절률(ne)은 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)보다 크기 때문에, 빛은 굴절하게 되어, 도 10a에 도시한 경우의 제1 초점 거리보다 더 긴 위치에 초점을 형성하는 방향으로 나아가게된다. 따라서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 빛은 제1 광차단층(410)의 광투과부(412)를 지나 제2 광차단층(420)의 광투과부(422)를 통과하게 된다.

유사하게, 도 7b에서 제2 경로(L2)를 참고하면, 제2 표시판(200) 쪽으로부터 제2 방향을 축으로 편광된 빛이 입사될 경우, 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어있는 액정 분자(241)의 장축 굴절률(ne)은 제2 고분자층(230)의 굴절률(np) 보다 크기 때문에, 제2 고분자층(230)과 제2 광중합 액정층(240)을 지나면서, 굴절한 뒤, 액정층(3)을 직진하여 통과하게 된다. 이 빛은 제1 광중합 액정층(150)에 포함되어 있는 액정 분자(151)의 단축 굴절률(no)은 제1 고분자층(140)의 굴절률(np) 보다 작기 때문에, 빛은 굴절하지 않고 통과하기 때문에, 이 빛이 형성하는 초점 거리는 도 7a에 도시한 경우의 제1 초점 거리보다 더 길기 때문에, 도 7b에 도시한 바와 같이, 빛은 제1 광차단층(410)의 광투과부(412)를 지나 제2 광차단층(420)의 광투과부(422)를 통과하게 된다.

이때, 입사한 빛의 파장을 제1 파장()이라고 할 때, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 제1 위상으로 변화하고, 위상 변환층(130)의 제2 영역(130b)을 통과한 빛의 위상은 제2 위상으로 변화한다. 제1 위상은 λ/2X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)이고, 또는 제1 위상은 λ/4X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/4X(2n) (n=0, 1, 2, …)일 수 있다. 이에 의하여, 제1 영역(130a)을 통과한 빛이 표시되는 제1 위상 영역(x)과 제2 영역(130b)을 통과한 빛이 표시되는 제2 위상 영역(y)에서의 빛은 서로 다른 위상을 가지게 되고, 약 입사하는 빛의 파장의 1/2, 즉 λ/2만큼 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4, 즉 λ/4만큼 차이를 갖는다. 따라서, 동일한 파장의 빛을 이용하여, 서로 다른 위상의 두 영역(x, y)을 구현함으로써, 사용자의 좌안과 우안의 위상차를 이용하는 삼차원(3D) 영상을 표시할 수 있게 된다. 예를 들어, 좌안과 우안에 서로 다른 편광축을 가지는 편광 안경을 착용한 사용자에게 좌안과 우안의 위상차를 가지는 빛을 출력함으로써, 입체감을인지할 수 있도록 할 수 있다.

이처럼, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 두 표시판(100, 200)의 외부에 서로 직교하는 편광축을 가지는 편광판을 포함하지 않고도, 제1 고분자층(140) 및 제2 고분자층(230), 그리고 제1 광중합 액정층(150) 및 제2 광중합 액정층(240)의 굴절률을 이용하여, 액정 표시 장치에 최대 전압이 인가된 경우, 완전한 화이트 상태를 나타낼 수 있다.

다음으로, 도 7c를 참고하면, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)에 배치되어있는 제1 전극(120)과 제2 전극(220)에 중간 값의 전압을 인가한 경우, 제1 경로(L1)의 빛은 제2 광차단층(420)의 광차단부(421)에 의해 차단되고, 제2 경로(L2)의 빛은 제1 광차단층(410)의 광투과부(412)를 지나 제2 광차단층(420)의 광투과부(422)를 통과하게 된다. 이처럼, 빛의 일부는 차단되고, 빛의 일부는 투과하게 되어, 중간 계조의 빛을 구현할 수 있다.

이때, 앞에서 설명한 바와 유사하게, 입사한 빛의 파장을 제1 파장()이라고 할 때, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 제1 위상으로 변화하고, 위상 변환층(130)의 제2 영역(130b)을 통과한 빛의 위상은 제2 위상으로 변화한다. 제1 위상은 λ/2X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)이고, 또는 제1 위상은 λ/4X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 제2 위상은 λ/4X(2n) (n=0, 1, 2, …)일 수 있다. 이에 의하여, 제1 영역(130a)을 통과한 빛이 표시되는 제1 위상 영역(x)과 제2 영역(130b)을 통과한 빛이 표시되는 제2 위상 영역(y)에서의 빛은 서로 다른 위상을 가지게 되고, 약 입사하는 빛의 파장의 1/2, 즉 λ/2만큼, 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4, 즉 λ/4만큼 차이를 갖는다. 따라서, 동일한 파장의 빛을 이용하여, 서로 다른 위상의 두 영역(x, y)을 구현함으로써, 사용자의 좌안과 우안의 위상차를 이용하는 삼차원(3D) 영상을 표시할 수 있게 된다. 예를 들어, 좌안과 우안에 서로 다른 편광축을 가지는 편광 안경을 착용한 사용자에게 좌안과 우안의 위상차를 가지는 빛을 출력함으로써, 입체감을인지할 수 있도록 할 수 있다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 편광판을 포함하지않고도, 제1 고분자층(140) 및 제2 고분자층(230), 그리고 제1 광중합 액정층(150) 및 제2 광중합 액정층(240)의 굴절률을 이용하여, 편광판을포함하는 것과 유사한 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 편광판에 의한 비용을 줄일 수 있어, 액정 표시 장치의 제조 비용을 낮출 수 있고, 편광판에 의한 빛의 손실을 줄여 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원의 광 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에따른 액정 표시 장치는 기판(110) 위에 형성되어 있는 위상 변환층(130)을 이용하여, 추가적인 3차원 영상 변환부 없이, 3차원 영상을 표시할 수 있다.

도 7a 내지 도 7c에 도시한 실시예에서는 TN 모드의 액정을 예를 들어 설명하였으나, 앞서 설명하였듯이 본 발명의 다른 실시예에따른 액정 표시 장치는 다른 모드의 액정을 포함할 수 있고, 이 경우에도 편광판 없이 편광판의 효과를 나타낼 수 있음은 분명하다. 또한, 추가적인 3차원 영상 변환부 없이, 3차원 영상을 표시할 수 있음은 분명하다.

도 1, 도 2a 및 도 2b, 도 4, 그리고 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 6에 도시한 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.

그러면 도 8을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 8을 참고하면, 본 실시예에따른 액정 표시 장치는 도 6에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이 서로 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어 있으며, 액정 분자(31)를 포함하는 액정층(3), 그리고 제1 광차단층(410) 및 제2 광차단층(420)을 포함한다.

그러나, 도 6에 도시한 실시예와는 달리, 제1 기판(110)의 제1 면에는 제1 전극(120)이 배치되어 있고, 제1 기판(110)의 제2 면에는 위상 지연층(130), 제1 고분자층(140) 및 제1 광중합 액정층(150)이 차례로 배치되어 있다.

또한, 제2 기판(210)의 제1 면에는 제2 전극(220)이 배치되어 있고, 제2 기판(210)의 제2 면에는 제2 고분자층(230) 및 제2 광중합 액정층(240)이 차례로 배치되어 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극인 제1 전극(120)과 제2 전극(220) 사이의 거리가 짧아져서, 낮은 구동 전압을 이용하여 액정층(3)에 전기장을 형성할 수 있다.

도 1, 도 2a 및 도 2b, 도 4 및 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치, 그리고 도 6에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 8에 도시한 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 9를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 제2 표시판(200) 외부에 배치되어 있는 편광판(5), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어 있는 액정층(3), 그리고 제1 광차단부(411) 및 제2 광차단층(420)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원부를더 포함할 수 있고, 광원부는 두 표시판(100, 200)을 기준으로 제2 광차단층(420)이 배치되어 있는 위치와 반대되는 위치에 배치될 수 있다.

위상 변환층(130)은 고분자층을 포함할 수 있다. 또한, 위상 변환층(130)을 이루는 고분자층에는 광학 이방성을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 위상 변환층(130)은 제1 영역(130a)에만 배치되고, 제2 영역(130b)에서는 제거될 수 있는데, 이 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 입사하는 빛의 파장의 1/2 정도 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4 정도 변화될 수 있다.

제2 전극(220)은 ITO 또는 IZO 등과 같은 투명한 도전층으로 이루어질 수 있다. 제2 고분자층(230)은 광경화성, 예를 들어 자외선(UV) 경화성 물질을 포함할 수 있고, 제2 고분자층(230)의 표면에는 복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성되어 있다. 제2 고분자층(230)의 표면에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부의 곡률 반경은 제1 표시판(100)의 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부의 곡률 반경과 같은 것이 바람직하다. 제2 광중합 액정층(240)은 복수의 제2 액정 분자(241)을 가지고, 제2 액정 분자(241)는 그 방향자가 제2 방향을 향하도록 배향되어있다. 이때, 제2 액정 분자(241)의 방향자가향하고 있는 제2 방향은 제1 표시판(100)의 제1 광중합 액정층(150)의 제1 액정 분자(151)의 방향자가 향하고 있는 제1 방향과 수직을 이루는 것이 바람직하다. 또한, 제2 고분자층(230)의 굴절률(np)은 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어 있는 액정 분자(241)의 장축 굴절률(ne)보다 작은 것이 바람직하고, 제2 고분자층(230)의 굴절률(np)은 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어있는 액정 분자(241)의 단축 굴절률(no)과 같은 것이 바람직하다. 제2 고분자층(230)의 굴절률(np)과 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어있는 액정 분자(241)의 단축 굴절률(no)이 같지 않은 경우, 제2 고분자층(230)의 굴절률(np)이 제2 광중합 액정층(240)에 포함되어있는 액정 분자(241)의 단축 굴절률(no) 보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 고분자층(140)에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부와 상기 제2 고분자층(230)에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부는 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이의 가상의 중앙 수평선을 기준으로 서로 거울상 대칭일 수 있다.

액정층(3)은 복수의 액정 분자(31)를 포함하고, TN(Twisted Nematic) 모드나 VA(Vertical alignment) 모드의 액정 또는 강유전성 액정(FLC: Ferro-electric liquid crystal)을 포함할 수 있다. 이외에 액정층(3)에 전기장이가해지지 않은 상태에서 한 방향으로배열되어 있던 액정 분자(31)가 액정층(3)에 전기장이 가해진 경우 초기 배열 방향에 수직인 방향으로 재배열될 수 있는 모든 종류의 액정 물질을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 광차단부(411)의 평면 모양과 제2 광차단층(420)의 제2 광차단부(421) 및 제2 광투과부(422)의 평면 모양은 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같다. 제1 고분자층(140)의 상부 표면과 제2 광차단부(421)의 상부 표면 사이의 간격은 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 초점 거리와 거의 동일할 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 6에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 제1 광차단부(411)이 제1 기판(110) 위에 형성되어있다. 보다 구체적으로, 제 1 광차단부(411)는 제1 전극(120) 위에 형성되어 있고, 제1 광차단부(411) 위에 위상 변환층(130)이 형성되어있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 동작은 도 7a 내지 도 7c를 참고로 설명한 바와 같다.

도 1, 도 2a 및 도 2b, 도 4, 도 5, 도 6, 그리고 도 8에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 9에 도시한 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 10을 참고하여본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 10을 참고하면, 본 실시예에따른 액정 표시 장치는 도 6에 도시한 액정 표시 장치와 유사하다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 제2 표시판(200) 외부에 배치되어있는 편광판(5), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어있는 액정층(3), 그리고 제1 광차단부(411) 및 제2 광차단부(421)를 포함한다. 도시하지는 않았지만, 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원부를더 포함할 수 있고, 광원부는 두 표시판(100, 200)을 기준으로 편광판(5)이 배치되는 위치에 배치될 수 있다.

위상 변환층(130)은 고분자층을 포함할 수 있다. 또한, 위상 변환층(130)을 이루는 고분자층에는 광학 이방성을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 위상 변환층(130)은 제1 영역(130a)에만 배치되고, 제2 영역(130b)에서는 제거될 수 있는데, 이 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 입사하는 빛의 파장의 1/2, 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4 정도 변화될 수 있다.

또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 고분자층(140)에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부와 상기 제2 고분자층(230)에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부는 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이의 가상의 중앙 수평선을 기준으로 서로 거울상 대칭일 수 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 광차단부(411)의 평면 모양과 제2 광차단부(421)의 평면 모양은 도 2a 및 도 2b에 도시한 제1 광차단부(411) 및 제2 광차단부(421)의 평면 모양과 같다. 제1 고분자층(140)의 상부 표면과 제2 광차단부(421)의 상부 표면 사이의 간격은 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 초점 거리와 거의 동일할 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 6에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 제1 광차단부(411)와 제2 광차단부(421)가 제1 기판(110) 위에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 제2 광차단부(421)는 제1 기판(110) 위에 형성되고, 제1 광차단부(411)는 제1 전극(120) 위에 형성되어 있으며, 제2 광차단부(421) 위에 위상 변환층(130)이 배치되어 있다.

도 1, 도 2a 및 도 2b, 도 4, 도 5, 도 6, 도 8, 그리고 도 9에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 10에 도시한 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 11을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 11을 참고하면, 본 실시예에따른 액정 표시 장치는 앞서 설명한 실시예와 유사하다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 서로 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 제2 표시판(200) 외부에 배치되어 있는 편광판(5), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어 있는 액정층(3), 그리고 제1 광차단층(410) 및 제2 광차단층(420)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원부를더 포함할 수 있고, 광원부는 두 표시판(100, 200)을 기준으로 제1 광차단층(410) 및 제2 광차단층(420)이 배치되어있는 위치와 반대되는 위치에 배치될 수 있다.

제1 표시판(100)은 투명한 제1 절연 기판(110), 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어 있는 제1 전극(120), 제1 전극(120) 위에 배치되어 있는 위상 변환층(130), 위상 변환층(130) 위에 배치되어 있는 제1 고분자층(140)을 포함한다.

제1 고분자층(140)의 오목부에는 액정층(3)의 액정 분자가 배치된다.

제1 고분자층(140)의 굴절률(np)은 액정층(3)에 포함되어 있는 액정 분자(31)의 단축 굴절률(no)과 같은 것이 바람직하다. 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)과 액정 분자(31)의 단축 굴절률(no)이 같지 않은 경우, 제1 고분자층(140)의 굴절률(np)이 액정 분자(31)의 단축 굴절률(no) 보다 큰 것이 바람직하다.

제1 광차단층(410) 및 제2 광차단층(420)의 평면 형태는 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같다.

도 2a 및 도 2b를 참고하면, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)는 일정한 간격으로 배치되어 있으며, 원형의 평면 형태를 가질 수 있고, 제2 광차단층(420)의 광투과부(422)는 제1 광차단부(411)에 대응하는위치에 배치되고, 일정한 간격으로 배치되어있으며, 원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 도시한 바와 같이, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)와 제2 광차단층(420)의 제2 광투과부(422)의 배치가 서로 대응하고, 제1 광차단층(410)의 제1 광투과부(412)와 제2 광차단층(420)의 제2 광차단부(421)의 배치가 서로 대응한다. 또한, 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)의 폭, 반경은 제2 광차단층(420)의 제2 광투과부(422)의 반경보다클 수 있다.

제1 고분자층(140)의 상부 표면과 제2 광차단부(421)의 상부 표면 사이의 간격은 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 초점 거리와 거의 동일할 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 앞서 설명한 액정 표시 장치와는 달리, 광중합 액정층(150)을 포함하지않고, 제1 고분자층(140)의 오목부에는 액정층(3)의 액정 분자가 배치된다.

그러면, 도 11을 참고하여, 본 실시예에따른 액정 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다. 도시한 실시예에서는 수직 배향 액정을 포함한 경우를 도시한다.

도 11에서, 입사된 빛(L1, L2)은 액정 표시 장치의 두 표시판(100, 200)의 전기장 생성 전극(110, 210)에 전압을 인가하지 않은 오프(OFF) 상태를 도시하고, 입사된 빛(L3, L4)은 액정 표시 장치의 두 표시판(100, 200)의 전기장 생성 전극(110, 210)에 최대 전압을 인가한 온(ON) 상태를 도시한다.

도 11을 참고하면, 오프 상태일 때, 편광판(5)의 편광축에 의해 제1 방향으로 편광된 빛(L1, L2)은 제2 표시판(200) 쪽으로 입사하여, 직진한다. 직진한 빛(L1, L2)은 액정층(3)을 지나도 편광 방향은 변하지 않으며, 액정(31)의 굴절률에 따라 굴절된다. 액정의 굴절률이 제1 고분자층(140)의 굴절률보다 크기 때문에, 굴절각이 커져서, 입사된 빛(L1, L2)은 제2 광투과부(422)쪽으로 굴절되어 투과된다. 이에 의하여, 액정 표시 장치에 전압이 인가되지 않은 경우, 완전한 화이트 상태를 나타낼 수 있다.

또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 온 상태일 때, 편광판(5)의 편광축에 의해 제1 방향으로 편광된 빛(L3, L4)은 제2 표시판(200) 쪽으로 입사하여, 직진한다. 직진한 빛(L1, L2)은 액정층(3)을 지나면서편광축이 변화되고, 액정(31)의 굴절률에 따라 굴절된다. 액정의 굴절률이제1 고분자층(140)의 굴절률보다 작기 때문에, 굴절각이 작아져서, 입사된 빛(L3, L4)은 제2 광차단부(421)쪽으로 굴절되어 차단된다. 이에 의하여, 액정 표시 장치에 전압이 인가되는 경우, 완전한 블랙 상태를 나타낼 수 있다.

이처럼, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 두 표시판(100, 200)의 외부에 서로 직교하는 편광축을 가지는 두 개의 편광판을 포함하지 않고 하나의 편광판을 포함하고도, 제1 고분자층(140)과 액정층(3)의 굴절률을 이용하여, 액정 표시 장치의 동작을 조절할 수 있다.

그러면, 도 12를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 12를 참고하면, 본 실시예에따른 액정 표시 장치는 도 11에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 서로 마주보는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200), 제2 표시판(200) 외부에 배치되어 있는 편광판(5), 두 표시판(100, 200) 사이에 배치되어 있는 액정층(3), 그리고 제1 광차단부(411) 및 제2 광차단층(420)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 액정 표시 장치에 빛을 공급하는 광원부를더 포함할 수 있고, 광원부는 두 표시판(100, 200)을 기준으로 제2 광차단층(420)이 배치되어 있는 위치와 반대되는 위치에 배치될 수 있다.

제1 표시판(100)은 투명한 제1 절연 기판(110), 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어있는 제1 전극(120), 제1 전극(120) 위에 배치되어 있는 제1 광차단부(411), 제1 전극(120) 및 제1 광차단부(411) 위에 배치되어있는 위상 변환층(130), 그리고 위상 변환층(130) 위에 배치되어 있는 제1 고분자층(140)을 포함한다.

제1 고분자층(140)은 광경화성, 예를 들어 자외선(UV) 경화성 물질을 포함할 수 있고, 제1 고분자층(140)의 표면에는 복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성되어있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 광차단부(411)의 평면 모양과 제2 광차단층(420)의 제2 광차단부(421) 및 제2 광투과부(422)의 평면 모양은 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같다. 제1 고분자층(140)의 상부 표면과 제2 광차단층(420)의 상부 표면 사이의 간격은 제1 고분자층(140)의 표면에 형성되어 있는 오목부의 각 렌즈의 초점 거리와 거의 동일할 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 11에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 제1 광차단부(411)이 제1 기판(110) 위에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 제 1 광차단부(411)는 제1 전극(120) 위에 형성되어있고, 제1 광차단부(411) 위에 위상 변환층(130)이 형성되어 있다.

도 11을 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 12에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 13을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 13은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 12를 참고하면, 본 실시예에따른 액정 표시 장치는 도 11에 도시한 액정 표시 장치와 유사하다.

제1 표시판(100)은 투명한 제1 절연 기판(110), 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어있는 제2 광차단부(421), 제1 절연 기판(110) 및 제2 광차단부(421) 위에 배치되어있는 제1 위상 변환층(130), 제1 위상 변환층(130) 위에 배치되어 있는 제1 전극(120), 제1 전극(120) 위에 배치되어 있는 제1 광차단부(411), 그리고 제1 전극(120) 및 제1 광차단부(411) 위에 배치되어 있는 제1 고분자층(140)을 포함한다.

위상 변환층(130)은 고분자층을 포함할 수 있다. 또한, 위상 변환층(130)을 이루는 고분자층에는 광학 이방성을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 위상 변환층(130)은 제1 영역(130a)에만 배치되고, 제2 영역(130b)에서는 제거될 수 있는데, 이 경우, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛의 위상은 입사하는 빛의 파장의 1/2만큼, 또는 입사하는 빛의 파장의 1/4만큼 변화될 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 11에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 제1 광차단부(411)와 제2 광차단부(421)가 제1 기판(110) 위에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 제2 광차단부(421)는 제1 기판(110) 위에 형성되고, 제1 광차단부(411)는 제1 전극(120) 위에 형성되어있으며, 제2 광차단부(421) 위에 위상 변환층(130)이 배치되어 있다.

도 11 및 도 12를 참고로 설명한 실시예에따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은도 13에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 14a 및 도 14b를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 위상 변환층의 배치에 대하여 설명한다. 도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 위상 변환층의 배치의 예를 나타내는 배치도이다.

도 14a를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소(PX)를 포함하는 표시 영역(DA)을 가진다. 각 화소(PX)는 복수의 서브 화소(PX_sub)를 가지는데, 서브 화소(PX_sub)는 서로 다른 색을 나타낼 수 있고, 삼원색 중의 어느 한 색을 나타낼 수 있다. 도 14a 도시한 실시예에서, 각 화소(PX)는 거의 동일한 면적을 가지는 제1 위상 영역(x)과 제2 위상 영역(y)을 가질 수 있다. 도시한 실시예에서는 각 서브 화소(PX_sub) 마다 제1 위상 영역(x)과 제2 위상 영역(y)을 가지고 있으나, 이와는 달리, 서브 화소(PX_sub)에 따라 제1 위상 영역(x) 또는 제2 위상 영역(y)을 가질 수도 있다.

도 14b를 참고하면, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 각 화소(PX)가 포함하는서브 화소(PX_sub) 중 적어도 하나는 제1 위상 영역(x)을 가지고, 적어도 하나는 제2 위상 영역(y)을 가진다.

이처럼, 각 화소(PX) 내에 제1 위상 영역(x)과 제2 위상 영역(y)을 포함함으로써, 3차원 영상을 효과적으로 표시할 수 있다.

도 14b에서는 서브 화소(PX_sub)에 따라 제1 위상 영역(x) 또는 제2 위상 영역(y)을 가지고 있으나, 각 서브 화소(PX_sub) 마다 제1 위상 영역(x)과 제2 위상 영역(y)을 가질 수도 있다.

그러면, 도 15를 참고하여, 본 발명의 실험예에 따른 위상 변환층의 동작 결과에 대하여 설명한다.

도 15(a)는 본 발명의 실험예에 따른 액정 표시 장치의 제1 광차단층(410) 위에 형성한 위상 지연층(130)의 광학 현미경 사진이고, 도 15(b)는 블랙 상태에서 제1 광차단층(410)을 통과한 빛의 광학 현미경 사진이다.

도 15(a)에 도시한 바와 같이, 본 실험예에서는 제1 광차단층(410)의 제1 광차단부(411)의 주기에 따라 번갈아, 위상 지연층을 형성하였다. 본 실험예에서, 위상 지연층(130)에 입사하는빛의 광축과 위상 지연층(130)의 제1 영역(130a)에서의 광축의 차이가 약 45도인 경우이다. 도 15(b)에 도시한 바와 같이, 위상 변환층(130)의 제1 영역(130a)을 통과한 빛은 약 90도 편광 방향이 회전하여 출력되고, 제2 영역(130b)을 통과한 빛은 위상 지연 없이 통과하게 되어, 입사 편광 방향 그대로 출력되기 때문에, 위상 지연층의 제1 영역(130a)을 통과한 빛은 입사하는 빛의 편광 방향과 90도를 이루는 편광판을 통과하여빛이 투과하고, 위상 지연층의 제2 영역(130b)을 통과한 빛은 빛의 편광 방향과 90도를 이루는 편광판에 의해 차단되어투과되지 못함을 알 수 있었다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 위상 지연층을 이용하여, 입사하는 빛의 위상을 변화시킬 수 있고, 이에 따라 편광 안경을 착용한 사용자에게 3차원 영상 표시가 가능함을 알 수 있었다.

그러면, 도 16a 내지 도 16e를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해, 위상 지연층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

도 16a 내지 도 16e는 본 발명의 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.

도 16a에 도시한 바와 같이, 기판(110) 위에 전극(120)을 형성한 뒤, 광학 이방성 입자를 포함하는 고분자층(30)을 적층하고 열처리한다. 고분자층(30)은 용매(solvent)에 이방성 입자를 분산 시켜 놓은 것으로, 열처리에 의해 용매는 휘발된다.

그 후, 도 16b에 도시한 바와 같이, 투광 영역(a)과 차광 영역(b)을 가지는 마스크(60)를 이용하여, 용매가 휘발된 고분자층(30a)에 자외선(UV)을 가한다. 자외선(UV)을 가하여, 도 16c에 도시한 바와 같이, 고분자층(30a)은 자외선의 조사에 의해 경화된 부분(31a)과 그렇지 않은 부분(31b)이 형성된다.

이러한 고분자층(31a, 31b)을 휘발된 용매를 이용하여현상(develop)하여, 도 16d에 도시한 바와 같이, 경화되지 않은 부분(31b)을 제거한다.

그 후, 도 16e에 도시한 바와 같이, 고분자층(31a)에 자외선을 가하여 완전히 경화함으로써, 위상 지연 영역(x)에 배치되어 있는 고분자층(31a)을 완성한다.

이때, 고분자층(31a)은 위상 지연부(31a)로서, 빛의 파장의 반의 크기만큼 입사 광의 위상을 지연시킬 수 있는 것이 바람직하다. 이처럼, 위상 지연부(31a)를 화소 내의 일부(x)에 형성함으로써, 화소 내에 입사 광의 위상이 지연되는 부분(x)과 입사 광의 위상이 지연되지않는 부분(y)을 형성함으로써, 액정 표시 장치의 화소 내에서 입사 광의 위상 차를 구현할 수 있다.

그러면, 도 17a 내지 도 17e를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해, 위상 지연층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

도 17a 내지 도 17d는 본 발명의 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.

도 17a에 도시한 바와 같이, 제1 절연 기판(110) 위에 원하는 고분자 패턴에 대응하는 패턴을 가지는 제1 더미 전극(120a)을 형성한다. 제1 더미 전극(120a)의 패턴은 고분자 패턴이 가지게 될 패턴과 거의 유사하다. 도시한 실시예에서는 제1 더미 전극(120a)은 일정 간격으로 배치된 사각 패턴을 가지지만, 이는 예시적인 것으로서, 제1 더미 전극(120a)의 패턴은 이에 한정되지 않고, 원하는 고분자 패턴에 대응하는 형태의 패턴을 이용할 수 있음은 분명하다. 제1 더미 전극(120a)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전체로 이루어질 수 있다.

그 후, 제1 더미 전극(120a)을 가지는 제1 절연 기판(110) 위에 고분자층(13)을 적층한다.

고분자층은 고분자(polymer)를 포함할 수 있다. 고분자는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성될 수 있다. 광중합성 모노머 또는 올리고머로는 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등을 포함한다. 리액티브 메조겐(RM)은 중합성 메조겐성 화합물을 의미한다. "메조겐성 화합물" 또는 "메조겐성 물질"은 하나 이상의 막대 모양, 판 모양 또는 디스크 모양 메조겐성 기, 즉 액정상 거동을 유도할 수 있는 능력을 가진 기를 포함하는 물질 또는 화합물을 포함한다. 막대 모양 또는 판모양 기를 가진 액정 화합물은 캘라미틱(calamitic) 액정으로서 당분야에 공지되어 있고, 디스크 모양 기를 가진 액정 화합물은 디스코틱 액정으로서 당분야에 공지되어 있다. 메조겐성 기를 포함하는 화합물 또는 물질은 필수적으로 그 자체로서 액정상을 나타낼 필요는 없다. 또한, 다른 화합물과의 혼합물에서만, 또는 메조겐성 화합물 또는 물질, 또는 그들의 혼합물의 중합 시 액정상 거동을 나타내는 것이 가능하다.

리액티브 메조겐은 자외선 등의 광에 의하여 중합되며, 인접한 물질의 배향 상태에 따라 배향되는 물질이다. 리액티브 메조겐의 예로는 아래의 식으로 표현되는 화합물을 들 수 있다:

P1-A1-(Z1-A2)n-P2,

여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이고, A1과 A2는 1,4-페닐렌(phenylen)과 나프탈렌(naphthalene)-2,6-다일(diyl) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이며, Z1은 COO-, OCO- 및 단일 결합 중의 하나이고, n은 0, 1 및 2 중의 하나이다.

좀 더 구체적으로는 아래의 식 중 하나로 표현되는 화합물을 들 수 있다:

여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이다.

도 17b에 도시한 바와 같이, 더미 기판(310) 위에 제2 더미 전극(320)을 형성한다.

제2 더미 전극(320)은 특정한 패턴을 가지지 않을 수 있고, 제1 절연 기판(110) 위에 형성되어 있는 제1 더미 전극(120a)과 동일한 평면 크기를 가질 수 있다. 제2 더미 전극(320)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전체로 이루어질 수 있다.

다음으로, 도 17c에 도시한 바와 같이, 제1 더미 전극(120a)과 제2 더미 전극(220)을 서로 마주보도록 배열하고, 두 전극(120a, 320)에 일정한 크기의 전압을 가하여, 두 전극(120a, 320) 사이의 고분자층(13)에 전기장이 가해지도록 한다.

고분자층(13)에 전기장이 가해지면, 도 17d에 도시한 바와 같이, 고분자층(13)은 제1 더미 전극(120a)이 형성되어 있는 곳 주변으로 이동하여, 제1 더미 전극(120a) 바로 위에 고분자 패턴(130a)이 배치되게 된다. 이처럼, 제1 더미 전극(120a) 바로 위에 고분자 패턴(130a)이 배치된 상태에서 자외선(UV)을 가하여, 고분자 패턴(130a)을 경화함으로써, 원하는 패턴을 가지는 고분자 패턴(130b)을 완성할 수 있다.

고분자 패턴(130b)은 위상 지연부로서, 빛의 파장의 반의 크기만큼 입사 광의 위상을 지연시킬 수 있는 것이 바람직하다. 이처럼, 위상 지연부를 화소 내의 일부에 형성함으로써, 화소 내에 입사 광의 위상이 지연되는 부분과 입사 광의 위상이 지연되지않는 부분을 형성함으로써, 액정 표시 장치의 화소 내에서 입사 광의 위상 차를 구현할 수 있다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 고분자 패턴 형성 방법은 사진 식각 공정 없이, 액정 고분자 층에 전기장을 가한 후 경화함으로써, 원하는 형태의 액정 고분자 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 사진 식각 공정에 의한 경우보다 낮은 제조 비용으로 간단한 방법으로 액정 고분자 패턴을 형성할 수 있다.

그러면, 도 18a 내지 도 18c를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해, 위상 지연층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.

도 18a에 도시한 바와 같이, 기판(110) 위에 전극(120)을 형성한 뒤, 광학 이방성 입자를 포함하는 고분자층(30)을 적층하고, 투광 영역(a)과 차광 영역(b)을 가지는 마스크(60)를 이용하여, 자외선(UV)을 가한다. 이때, 고분자층(30)에 포함되어있는 광학 이방성 입자는 일정한 방향으로배향되어 있다. 광학 이방성 입자는 액정 분자일 수 있고, 액정 분자의 경우, 고분자층(30) 아래에 배향막을 적층함으로써, 원하는 방향으로 배향할 수 있다.

이처럼, 마스크(60)을 이용하여 자외선을 가하게 되면, 고분자층(30)의 일부 영역은 광경화되어, 광학 이방성 입자가 일정한 방향으로 배열되어있는 위상 지연부(30a)가 형성된다.

그 후, 도 18b에 도시한 바와 같이, 고분자층(30)을 가열하면, 광경화되지 않은 부분의 광학 이방성 입자는 불규칙한 배열을 가지도록 재배치된다.

도 18c에 도시한 바와 같이, 고분자층(30) 중 불규칙한 배열을 가지는 광학 이방성 입자를 포함하는 부분에 대응하는 투광 영역(b)과 그 이외의 차광 영역(a)을 가지는 마스크(61)를 이용하여, 고분자층(30)에 자외선을 가하게 되면, 불규칙한 배열을 가지는 광학 이방성 입자를 포함하는 부분이 광경화되어, 위상 지연이 없는 더미부(30b)가 형성된다.

이때, 위상 지연부(30a)는 빛의 파장의 반의 크기만큼 입사 광의 위상을 지연시킬 수 있는 것이 바람직하다. 이처럼, 위상 지연부(30a)와 더미부(30b)를 형성함으로써, 액정 표시 장치의 화소 내에서 입사 광의 위상 차를 구현할 수 있다.

그러면, 도 19a 내지 도 19c를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해, 위상 지연층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.

도 19a를 참고하면, 투명 전극(120)이 형성되어 있는 기판(110) 위에 위상 지연 특성을 가지는 고분자층(13)을 적층한다. 그 후, 고분자층(13) 위에 감광막을 적층하고 노광 및 현상하여, 도 19b에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(70)을 형성한다. 그 후, 도 19c에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(70)을 이용하여, 고분자층(13)을 식각함으로써, 원하는 위치에 위상 지연부(31a)를 형성하고, 감광막 패턴(70)을 제거하여, 위상 지연부(31a)를 형성할 수 있다. 위상 지연부(31a)를 화소 내의 일부에 형성함으로써, 화소 내에 입사 광의 위상이 지연되는 부분과 입사 광의 위상이 지연되지 않는 부분을 형성함으로써, 액정 표시 장치의 화소 내에서 입사 광의 위상 차를 구현할 수 있다.

다음으로, 도 20a 및 도 20b를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해, 위상 지연층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 도 20a 및 도 20b는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 위상 지연층의 형성 방법을 나타내는 단면도이다.

도 20a를 참고하면, 투명 전극(120)이 형성되어 있는 기판(110) 위에 위상 지연 특성을 가지는 고분자층(13)을 적층한다. 그 후, 도 20b에 도시한 바와 같이, 원하는 형태의 몰드(80)를 이용하여, 고분자층(13)을 압착(imprint)함으로써, 원하는 위치에 위상 지연부분을 형성할 수 있다. 이처럼, 화소 내에 입사 광의 위상이 지연되는 부분과 입사 광의 위상이 지연되지않는 부분을 형성함으로써, 액정 표시 장치의 화소 내에서 입사 광의 위상 차를 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
상기 제1 기판의 제1 면 위에 배치되어 있으며, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 위치하는 위상 지연층,
상기 위상 지연층 위에 배치되어 있는 제1 고분자층,
상기 제1 고분자층 위에 배치되어 있는 제1 광중합 액정층,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층,
상기 액정층을 사이에 두고 상기 위상 지연층과 마주보는 편광판,
상기 제1 기판의 제1 면 또는 제2 면 위에 배치되어있으며, 제1 광차단부와 제1 광투과부를 가지는 제1 광차단층, 그리고
상기 제1 기판의 제1 면 또는 제2 면 위에 배치되어있으며, 제2 광차단부와 제2 광투과부를 가지는 제2 광차단층을 포함하며,
상기 위상 지연층은 서로 다른 위상 지연을 유도하는 제1 영역과 제2 영역을 교대로 포함하고,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 적어도 어느 하나의 광축은 상기 편광판의 편광축과 45도(°) 차이를 가지며,
상기 제1 고분자층의 표면에는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각에 하나씩 대응되는 복수의 렌즈 형태의 오목부를 포함하고,
상기 제2 광투과부는 상기 제1 광차단부와 대응하는 위치에 배치되고, 상기 제2 광차단부는 상기 제1 광투과부와 대응하는 위치에 배치되며,
상기 제1 광투과부 또는 상기 제2 광투과부 중 어느 하나는 상기 제1 고분자층의 상기 오목부의 중심에 대응하는 위치에 배치되는 액정 표시 장치.
삭제
제1항에서,
입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 상기 제1 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/2X(2n+1)(n=0, 1, 2, …)이고, 상기 제2 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)인 액정 표시 장치.
제1항에서,
입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 상기 제1 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/4X(2n-1) (n=1, 2, )이고, 상기 제2 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/4X(2n+1) (n=1, 2, …)인 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 위상 지연층은 광학 이방성 입자를 포함하는 액정 표시 장치.
삭제
제1항에서,
상기 제1 광중합 액정층은 방향자가 제1 방향으로 배열되어 광중합 되어있는 복수의 액정 분자를 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 고분자층의 굴절률과 상기 제1 광중합 액정층 내의 액정 분자의 장축 굴절률은 서로 다른 액정 표시 장치.
제8항에서,
상기 제1 고분자층의 굴절률은 상기 제1 광중합 액정층 내의 액정 분자의 장축 굴절률보다 작은 액정 표시 장치.
제8항에서,
상기 제1 고분자층의 굴절률은 상기 제1 광중합 액정층 내의 액정 분자의 단축 굴절률과 같거나 큰 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제2 기판의 제1 면 위에 배치되어 있는 제2 고분자층, 그리고
상기 제2 고분자층 위에 배치되어 있는 제2 광중합 액정층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제11항에서,
상기 제2 고분자층의 표면에는 복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제12항에서,
상기 제1 고분자층에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부의 곡률 반경은 상기 제2 고분자층에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부의 곡률 반경과 같은 액정 표시 장치.
제12항에서,
상기 제1 고분자층에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부와 상기 제2 고분자층에 형성되어 있는 렌즈 형태의 오목부는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 가상의 중앙 수평선을 기준으로 서로 거울상 대칭인 액정 표시 장치.
제12항에서,
상기 제1 광중합 액정층은 방향자가 제1 방향으로 배열되어 광중합 되어있는 복수의 액정 분자를 포함하고,
상기 제2 광중합 액정층은 방향자가 제2 방향으로 배열되어 광중합된 복수의 액정 분자를 포함하는 액정 표시 장치.
제15항에서,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직인 액정 표시 장치.
제12항에서,
상기 제1 고분자층의 굴절률과 상기 제1 광중합 액정층 내의 액정 분자의 장축 굴절률은 서로 다르고,
상기 제2 고분자층의 굴절률과 상기 제2 광중합 액정층 내의 액정 분자의 장축 굴절률은 서로 다른 액정 표시 장치.
제17항에서,
상기 제1 고분자층의 굴절률은 상기 제1 광중합 액정층 내의 액정 분자의 장축 굴절률보다 작고,
상기 제2 고분자층의 굴절률은 상기 제2 광중합 액정층 내의 액정 분자의 장축 굴절률보다 작은 액정 표시 장치.
제17항에서,
상기 제1 고분자층의 굴절률은 상기 제1 광중합 액정층 내의 액정 분자의 단축 굴절률과 같거나 크고,
상기 제2 고분자층의 굴절률은 상기 제2 광중합 액정층 내의 액정 분자의 단축 굴절률과 같거나 큰 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 광차단층은 제1 기판의 상기 제1 면과 반대인 제2 면 위에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
제20항에서,
상기 제2 광차단층은 상기 제1 광차단층 위에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
삭제
제21항에서,
상기 제1 광차단부의 폭은 상기 제2 광투과부의 폭보다 넓은 액정 표시 장치.
제11항에서,
상기 제1 기판의 제1 면 위에 배치되어 있으며, 상기 제1 고분자층 아래에 배치되어 있는 제1 전극, 그리고
상기 제2 기판의 제1 면 위에 배치되어 있으며, 상기 제2 고분자층 아래에 배치되어 있는 제2 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제24항에서,
상기 액정층은 상기 제1 기판의 제1 면과 상기 제2 기판의 제1 면 사이에 배치되는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 기판의 제2 면 위에 배치되어 있는 제1 전극, 그리고
상기 제2 기판의 제2 면 위에 배치되어 있는 제2 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제26항에서,
상기 액정층은 상기 제1 기판의 제2 면과 상기 제2 기판의 제2 면 사이에 배치되는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 광차단층은 상기 제1 기판의 상기 제1 면 위에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
제28항에서,
상기 위상 지연층은 상기 제1 광차단층 위에 배치되는 액정 표시 장치.
제29항에서,
상기 제2 광차단층은 상기 제1 기판의 상기 제1 면과 다른 제2 면 위에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
삭제
제30항에서,
상기 제1 광차단부의 폭은 상기 제2 광투과부의 폭보다 넓은 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 광차단층 및 상기 제2 광차단층은 상기 제1 기판의 상기 제1 면 위에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
제33항에서,
상기 위상 지연층은 상기 제2 광차단층 위에 배치되는 액정 표시 장치.
삭제
제34항에서,
상기 제1 광차단부의 폭은 상기 제2 광투과부의 폭보다 넓은 액정 표시 장치.
서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
상기 제1 기판의 제1 면 위에 배치되어 있으며, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 위치하는 위상 지연층,
상기 위상 지연층 위에 배치되어 있는 제1 고분자층,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층, 그리고
상기 액정층을 사이에 두고 상기 위상 지연층과 마주보는 편광판,
상기 제1 기판의 제1 면 또는 제2 면 위에 배치되어있으며, 제1 광차단부와 제1 광투과부를 가지는 제1 광차단층, 그리고
상기 제1 기판의 제1 면 또는 제2 면 위에 배치되어있으며, 제2 광차단부와 제2 광투과부를 가지는 제2 광차단층을 포함하며,
상기 위상 지연층은 서로 다른 위상 지연을 유도하는 제1 영역과 제2 영역을 교대로 포함하고,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 적어도 어느 하나의 광축은 상기 편광판의 편광축과 45도(°) 차이를 가지며,
상기 제1 고분자층의 표면에는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각에 하나씩 대응되는 복수의 렌즈 형태의 오목부를 포함하고,
상기 제2 광투과부는 상기 제1 광차단부와 대응하는 위치에 배치되고, 상기 제2 광차단부는 상기 제1 광투과부와 대응하는 위치에 배치되며,
상기 제1 광투과부 또는 상기 제2 광투과부 중 어느 하나는 상기 제1 고분자층의 상기 오목부의 중심에 대응하는 위치에 배치되는 액정 표시 장치.
삭제
제37항에서,
입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 상기 제1 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/2X(2n+1)(n=0, 1, 2, …)이고, 상기 제2 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/2X(2n) (n=0, 1, 2, …)인 액정 표시 장치.
제37항에서,
입사하는 빛의 파장을 λ라고 할 때, 상기 제1 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/4X(2n+1) (n=0, 1, 2, …)이고, 상기 제2 영역을 통과한 빛의 위상 지연은 λ/4X(2n) (n=0, 1, 2, …)인 액정 표시 장치.
제40항에서,
상기 위상 지연층은 광학 이방성 입자를 포함하는 액정 표시 장치.
삭제
제37항에서,
상기 제1 기판의 제1 면 위에 배치되어 있는 제1 전극, 그리고
상기 제2 기판의 제1 면 위에 배치되어 있는 제2 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제43항에서,
상기 액정층은 상기 제1 기판의 제1 면과 상기 제2 기판의 제1 면 사이에 배치되는 액정 표시 장치.
제37항에서,
상기 제1 광차단층은 상기 제1 기판의 상기 제1 면 위에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
제45항에서,
상기 위상 지연층은 상기 제1 광차단층 위에 배치되는 액정 표시 장치.
제46항에서,
상기 제2 광차단층은 상기 제1 기판의 상기 제1 면과 다른 제2 면 위에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
삭제
제47항에서,
상기 제1 광차단부의 폭은 상기 제2 광투과부의 폭보다 넓은 액정 표시 장치.
제37항에서,
상기 제1 광차단층 및 상기 제2 광차단층은 상기 제1 기판의 상기 제1 면 위에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
제50항에서,
상기 위상 지연층은 상기 제2 광차단층 위에 배치되는 액정 표시 장치.
삭제
제51항에서,
상기 제1 광차단부의 폭은 상기 제2 광투과부의 폭보다 넓은 액정 표시 장치.
기판 위에 전극을 형성하는 단계,
상기 전극 위에 배치되어 있으며, 서로 다른 위상 지연을 유도하는 제1 영역과 제2 영역을 교대로 포함하는 위상 지연층을 형성하는 단계,
상기 위상 지연층 위에 배치되어 있으며, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각에 하나씩 대응되도록 복수의 렌즈 형태의 오목부가 형성되어 있는 고분자층을 형성하는 단계,
상기 기판의 어느 1면 위에 배치되어있으며, 제1 광차단부와 제1 광투과부를 가지는 제1 광차단층을 형성하는 단계,
상기 기판의 어느 1면 위에 배치되어있으며, 상기 제1 광차단부와 대응하는 위치에 배치되는 제2 광투과부와 상기 제1 광투과부와 대응하는 위치에 배치되는 제2 광차단부를 가지는 제2 광차단층을 형성하는 단계, 그리고
상기 고분자층을 사이에 두고 상기 위상 지연층과 마주보는 편광판을 부착하는 단계를 포함하며,
상기 제1 광투과부 또는 상기 제2 광투과부 중 어느 하나는 상기 고분자층의 상기 오목부의 중심에 대응하는 위치에 배치되고,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 적어도 어느 하나의 광축은 상기 편광판의 편광축과 45도(°) 차이를 갖도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제54항에서,
상기 위상 지연층을 형성하는 단계는
상기 기판 위에 광학 이방성 물질과 용매가 혼합되어 있는 혼합층을 적층하는 단계,
상기 혼합층을 열처리하여, 용매를 휘발시키고 광학 이방성 물질층을 형성하는 단계,
상기 광학 이방성 물질층의 일부에 자외선을 조사하여 경화하는 단계,
상기 경화된 광학 이방성 물질층을 상기 용매를 이용하여 현상하는 단계, 그리고
상기 현상된 광학 이방성 물질층에 자외선을 조사하여 경화하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제54항에서,
상기 위상 지연층을 형성하는 단계는
패턴을 갖는 더미 전극을 형성하는 단계,
상기 더미 전극 위에 광학 이방성 물질층을 적층하는 단계,
상기 광학 이방성 물질층에 전기장을 가하는 단계, 그리고
상기 전기장이 가해진 광학 이방성 물질층에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제54항에서,
상기 위상 지연층을 형성하는 단계는
상기 기판 위에 광학 이방성 물질층을 적층하는 단계,
상기 광학 이방성 물질층 위에 감광막을 적층하는 단계,
상기 감광막에 포토리소그라피 공정을 이용하여, 감광막 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 감광막 패턴을 이용하여, 상기 광학 이방성 물질층을 식각하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제54항에서,
상기 위상 지연층을 형성하는 단계는
상기 기판 위에 광학 이방성 물질층을 적층하는 단계, 그리고
상기 광학 이방성 물질층을 원하는 패턴의 형태의 몰드를 이용하여, 압착(imprint)하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.